Способ определения путевой скорости воздушной цели в наземной радиолокационной станции

Способ определения путевой скорости воздушной цели в наземной радиолокационной станции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в наземных радиолокационных станциях (РЛС) с инверсным синтезированием апертуры антенны при формировании опорной функции для обработки траекторного сигнала.

Известен способ определения путевой скорости полета воздушной цели в наземной РЛС (Грачев В.В., Кейн В.М. Радиотехнические средства управления воздушным движением. - М.: Транспорт, 1975. - с.281-285).

Сущность способа состоит в следующем. Наземная РЛС с известными координатами, работающая в импульсном режиме, осуществляет круговое сканирование узким лучом диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости. Измеренные координаты воздушной цели в полярной системе координат "азимут-дальность" переводятся в координаты (X, Y) прямоугольной системы координат. Для измерения путевой скорости воздушной цели вычисляют координаты (x₁, y₁) и (х₂, y₂) воздушной цели соответственно в моменты времени t₁ и t₂, а модуль путевой скорости определяется из выражения:

Недостатком такого способа определения путевой скорости полета воздушной цели является низкая точность.

В качестве прототипа выбран способ измерения радиальной скорости воздушной цели в наземной РЛС, изложенный в (Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем / Учебное пособие для высших учебных заведений. - М.: Радио и связь, 1986. - с.32-36).

Сущность способа измерения радиальной скорости воздушной цели в наземной РЛС заключается в том, что в РЛС измеряется частота Доплера как разность между частотой излученного сигнала и частотой отраженного сигнала от движущейся цели с путевой скоростью V. Радиальная скорость полета цели определяется из выражения:

где λ - рабочая длина волны, используемая в наземной РЛС; У_РЛСр - радиальная скорость движения цели.

Недостатком такого способа является невозможность измерения путевой скорости движения воздушной цели.

Техническим результатом предлагаемого способа является расширение его области применения для измерения путевой скорости полета воздушной цели.

Сущность предлагаемого способа определения путевой скорости воздушной цели в наземной РЛС заключается в том, что измеряют частоту Доплера отраженных от движущейся цели сигналов в наземной РЛС f_дРЛС, а также частоту Доплера f_дR отраженных сигналов в дополнительной приемной позиции R, разнесенной в пространстве относительно наземной РЛС на базовое расстояние R_B, измеряют угол θ между направлениями "дополнительная приемная позиция R - цель Ц" и "дополнительная приемная позиция R - РЛС", угол γ между направлениями "РЛС - цель Ц" и "РЛС - дополнительная приемная позиция R", вычисляют бистатический угол β=180°-(θ+γ), а путевая скорость полета воздушной цели определяется по формуле:

где λ - рабочая длина волны, используемая в наземной РЛС; f_дРЛС - частота Доплера, измеряемая в наземной РЛС; f_дR - частота Доплера, измеряемая в дополнительной приемной позиции R; β - бистатический угол между направлениями "РЛС - цель Ц" и "дополнительная приемная позиция R - цель Ц".

Сущность способа поясняется следующим. Пусть цель Ц летит под произвольным неизвестным углом μ к линии визирования цели со стороны наземной РЛС (фиг.1) с путевой скоростью V. Тогда измеряемая частота Доплера сигнала, отраженного от Ц, в РЛС определяется выражением:

а путевая скорость полета цели равна

где V·cosμ=V_РЛСр - радиальная скорость полета цели относительно наземной РЛС.

Из (3) следует, что для определения путевой скорости необходимо получить угол μ. Для этого введем дополнительную приемную позицию R (фиг.2), разнесенную в пространстве относительно наземной РЛС на базовое расстояние R_В. При этом частота Доплера, измеряемая в дополнительной приемной позиции R, определяется выражением:

где α - угол между вектором путевой скорости V и линией визирования цели со стороны приемной позиции R.

С учетом выражений (3) и (4) отношение f_дРЛС и f_дR равно:

При совмещении векторных диаграмм, показанных на фиг.1 и 2, в единую диаграмму (фиг.3) получено, что α+β+μ=180°. С учетом того, что α=180°-β-μ, выражение (5) принимает вид:

После элементарных преобразований

После подстановки (7) в (3) получается формула (1).

На фиг.4 представлена схема устройства для реализации предложенного способа. Оно состоит из наземной РЛС 1; антенны дополнительной 2 и дополнительной приемной позиции R 3, совмещенных в пространстве; измерителя 4 угла θ; измерителя 5 угла γ; частотомера 6; частотомера 7; вычислителя бистатического угла β 8; вычислителя скорости 9.

Узкие в азимутальной плоскости лучи антенны наземной РЛС 1 и антенны дополнительной 2 направлены на цель Ц. Цель облучается антенной наземной РЛС высокочастотными импульсами, формируемыми в передатчике РЛС. Эхо-сигналы поступают на вход приемника наземной РЛС и вход дополнительной приемной позиции R 3, причем антенна дополнительная и дополнительная приемная позиция R разнесены в пространстве относительно наземной РЛС на произвольное базовое расстояние R_B. В измерителе 5 вычисляется угол θ между направлениями "РЛС - цель Ц" и "РЛС - дополнительная приемная позиция R". В измерителе 4 определяется угол θ между направлениями "дополнительная приемная позиция R - цель Ц" и "дополнительная приемная позиция R - РЛС". Измеренные углы γ и θ подаются в вычислитель 8 бистатического угла β, который высчитывается как разность 180°-(θ+γ) (см. фиг.2). В частотомере 7 измеряется частота Доплера f_дРлС, ачастотомере 6 - частота Доплера f_дR.

Измеренные значения f_дрлс и f_дR, а также вычисленное значение угла β поступают в вычислитель скорости 9. В этом вычислителе путевая скорость полета цели V определяется по формуле (1).

Таким образом, данный способ предоставляет возможность получить путевую скорость полета V воздушной цели в наземной РЛС.

Способ определения путевой скорости воздушной цели в наземной РЛС, заключающийся в том, что измеряют частоту Доплера отраженных от движущейся цели сигналов в наземной РЛС f_дрлс, отличающийся тем, что измеряют частоту Доплера f_дR отраженных сигналов в дополнительной приемной позиции, разнесенной в пространстве относительно наземной РЛС на базовое расстояние R_В, угол θ между направлениями "дополнительная приемная позиция R - цель Ц" и "дополнительная приемная позиция R - РЛС", угол γ между направлениями "РЛС - цель Ц" и "РЛС - дополнительная приемная позиция R", вычисляют бистатический угол β=180°-(θ+γ), при этом путевую скорость полета воздушной цели определяют по формуле

где λ - рабочая длина волны, используемая в наземной РЛС; f_дрлс - частота Доплера, измеряемая в наземной РЛС; f_дR - частота Доплера, измеряемая в дополнительной приемной позиции R; β - бистатический угол между направлениями "цель Ц - дополнительная приемная позиция R" и "цель Ц-РЛС".